Maîtriser l'intégrité du signal et la conception PCB dans les circuits mixtes numérique-analogique haute vitesse

Dans le processus de système électronique dont la fréquence d'horloge augmente de plus en plus, les problèmes d'intégrité du signal apparaissent progressivement, tels que la séquence temporelle incorrecte et la réflexion incorrecte des lignes de transmission, influençant fortement le fonctionnement normal du système de circuit. De plus, les pistes sur le PCB deviennent si compactes que du bruit de diaxtalk sera généré et la transmission du signal obtiendra un mauvais effet. Pour les circuits mixtes numérique-analogique haute vitesse, selon la situation pratique du fonctionnement du signal, la conception PCB doit être raisonnablement mise en œuvre pour résoudre les problèmes d'intégrité du signal, pour augmenter constamment la qualité de la transmission du signal et pour fournir d'importantes sources d'information pour le développement de différentes industries et domaines.

Intégrité du signal des circuits mixtes numérique-analogique haute vitesse

L'intégrité du signal fait référence à la qualité des signaux sur les lignes de signal. Pour assurer l'intégrité du signal, certaines exigences doivent être satisfaites, incluant l'assurance d'intégrité spatiale et les exigences correspondantes du circuit. Par exemple, l'exigence de niveau bas doit être satisfaite pour l'entrée maximisée. De plus, l'intégrité temporelle doit être obtenue et le temps de maintien minimum du circuit doit être laissé.

Éléments influençant l'intégrité du signal du circuit

1. Délai : Généralement, la transmission du signal dépend des pistes sur le PCB et un délai de transmission peut être causé dans le processus de transmission. Une fois que le délai a lieu sur les signaux transmis, la séquence temporelle du système de circuit sera influencée, ce qui affecte davantage l'intégrité des signaux. Le délai de transmission dérive de certains éléments incluant la longueur des pistes et la constante diélectrique du milieu adjacent.
2. Réflexion et bruit de diaxtalk : Pendant le fonctionnement du système de circuit, si des problèmes de vias traversants et de courbure surviennent sur les réseaux de signal, du bruit de réflexion sera produit. Et si un couplage électromagnétique a lieu entre les réseaux de circuit et les systèmes de distribution d'alimentation, du bruit de diaxtalk sera généré, de sorte que les signaux seront interférés avec la transmission du signal influencée.

Problèmes à résoudre pour l'intégrité du signal du circuit

1. Distribution d'alimentation : Dans le processus de conception de carte de circuit mixte numérique-analogique haute vitesse, le réseau de distribution d'alimentation doit être analysé de fond en comble. Il doit fournir l'alimentation nécessaire au circuit avec un faible bruit, contenant VCC et la masse. De plus, il doit offrir le circuit de signal correspondant avec les signaux qui sont générés et reçus sur le PCB comme objet principal.
2. Problème de diaxtalk et application de la CEM : Le diaxtalk fait référence au couplage de signal redondant entre les pistes, avec des propriétés de capacitance et d'inductance. Le diaxtalk capacitif est le couplage capacitif entre les lignes de signal et une fois que différentes lignes se rapprochent, des problèmes de diaxtalk seront générés. Le diaxtalk inductif est le couplage de signal entre les bobines de transformateurs redondants et les problèmes de diaxtalk sont générés sous l'effet de la boucle de courant. Avec l'aide de la CEM (compatibilité électromagnétique), toutes sortes d'appareils et systèmes électriques peuvent exister dans l'environnement électromagnétique. Sous certains aspects, les signaux du système de circuit ne seront pas influencés du fait de l'effet de la CEM et la performance et la fonction disponibles ne seront pas détruites, conduisant à une quantité massive d'électromagnétisme dans l'environnement environnant, ce qui influence le fonctionnement normal des appareils adjacents.

Conception PCB de circuits mixtes numérique-analogique haute vitesse

Basé sur la compréhension complète de la CEM, des règles doivent être suivies. Pendant la conception PCB, la surface capturée par la boucle de courant est requise d'être aussi petite que possible afin d'assurer que les signaux du circuit sont capables de passer en douceur et qu'une antenne à grande boucle peut être évitée. De plus, plusieurs plans de référence ne peuvent pas être appliqués dans le processus de conception, avec la formation d'une antenne dipôle évitée au cas où la transmission du signal serait influencée.

Disposition et routage

Pendant la disposition des composants, le circuit analogique et le circuit numérique doivent être isolés l'un de l'autre. Prenons les signaux numériques comme exemple, le routage est implémenté à l'intérieur du circuit numérique. Par conséquent, les signaux numériques n'entreront pas dans la zone de signal analogique au cas où ils interféreraient avec les signaux analogiques et influenceraient la transmission normale des signaux. Le routage manuel est requis si les pistes ont une fréquence relativement élevée. Par conséquent, les positions auxquelles les connecteurs d'entrée et de sortie sont placés doivent être remarquées et le routage du circuit analogique et du circuit numérique doit être bien géré pour éviter l'influence mutuelle. Un réseau d'alimentation et de masse à faible impédance doit être appliqué pour éviter une réactance inductive relativement importante subie par les pistes du circuit numérique et un couplage capacitif sur les lignes analogiques. De plus, une certaine distance doit être maintenue mutuellement si le circuit numérique a une fréquence relativement élevée et les lignes analogiques ont une sensibilité relativement forte.

Lignes d'alimentation et de masse

Dans le processus de conception, les lignes de masse doivent être raisonnablement routées et traitées afin d'augmenter la performance du circuit. Lors de l'optimisation de la conception de circuit mixte numérique-analogique haute vitesse, la méthode doit être totalement comprise en termes de retour du circuit à la masse. Si les lignes de plan de masse doivent être divisées, le routage d'espacement doit être croisé. Une connexion en point unique est requise pour connecter la masse divisée et établir un pont de connexion. Basé sur l'optimisation du routage à travers le pont de connexion, le chemin de retour direct du circuit doit être disposé sous chaque ligne de signal. Bien sûr, des dispositifs d'isolation optique peuvent être appliqués pour diviser l'espacement de signal à travers les champs. Dans le processus de conception PCB, le circuit numérique et le circuit analogique doivent être appliqués de manière exhaustive avec une attention sur le routage du signal de circuit pour traiter efficacement les problèmes pratiques. Les résultats de test de PCB mixte haute vitesse doivent être totalement analysés pour optimiser le schéma de conception et la CEM doit être appliquée de manière flexible avec un PCB raisonnablement conçu. De plus, en termes de PCB à signaux mixtes, des alimentations numériques et analogiques indépendantes doivent être obtenues et la surface d'alimentation doit être contrôlée avec l'aide de la surface d'alimentation divisée.

Traitement des dispositifs hybrides

Généralement, les dispositifs hybrides ont tous une oscillation à quartz et l'intérieur des dispositifs est composé de circuit numérique et de circuit analogique. Dans le processus de conception, les broches de DGND et AGND doivent être connectées à la même faible impédance et les pistes doivent être aussi courtes que possible afin d'assurer que tout le DGND est capable de passer. Bien que le courant numérique à l'intérieur du convertisseur entrera dans le plan de masse analogique, une interférence relativement importante ne sera pas produite aux signaux et la transmission normale de l'information peut être assurée. Sur cette base, les broches du circuit numérique et analogique doivent être connectées au plan d'alimentation analogique et être proches du condensateur de dérivation.

Ressources utiles

• Considérations de layout pour signaux mixtes
• 3 techniques de routage sur la conception de circuit de signal haute vitesse PCB
• Méthode de suppression de la réflexion de signal dans le layout PCB haute vitesse
• Défis de conception PCB haute vitesse sur l'intégrité du signal et leurs solutions
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